CN110808614A - 基于受端电网调峰及主网架输送能力约束的新能源消纳能力计算方法、系统及存储介质 - Google Patents

基于受端电网调峰及主网架输送能力约束的新能源消纳能力计算方法、系统及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于受端电网调峰及主网架输送能力约束的新能源消纳能力计算方法、系统及存储介质，包括以下步骤：1)获取满足受端电网调峰约束的最大风电消纳功率；2)获取满足受端电网高峰潮流安全的最大风电及光伏消纳功率；3)获取满足受端电网低谷潮流安全的最大风电消纳功率；4)根据满足受端电网调峰约束的最大风电消纳功率、满足受端电网高峰潮流安全的最大风电及光伏消纳功率、满足受端电网低谷潮流安全的最大风电消纳功率以及受端电网的风电、光伏出力特性计算受端电网的风电装机容量及光伏装机容量，该方法、系统及存储介质能够在降低新能源接入后对电网安全稳定风险的前提下，计算受端电网的新能源消纳能力。

Description

基于受端电网调峰及主网架输送能力约束的新能源消纳能力 计算方法、系统及存储介质
技术领域
本发明属于新能源消纳领域，涉及一种基于受端电网调峰及主网架输送能力约束的新能源消纳能力计算方法、系统及存储介质。
背景技术
近年来，我国各地区以风电、光伏为代表的新能源发电得到迅猛发展，尤其江苏、安徽、浙江等省的新能源项目已经超过了电力规划的规模。由于风电、光伏电源的出力具有随机性、波动性的特点，将会给电网的调峰和潮流输送造成较大影响，其规模超过电网承受能力时将会带来安全隐患，目前，政府部门对风电、光伏等项目的审批缺乏科学论证。
由于目前新能源项目的审批缺乏统一的科学论证，而风电、光伏机组出力存在间歇性、随机性等特性，若新能源机组容量过大，将导致常规电源的开机机规模下降，进而导致整个受端电网的调节能力下降、低谷出力较高，从而对受端电网的调峰安全造成不利影响；另一方面，新能源机组集中式大规模开发，将导致自然条件较好时风电、光伏的出力的同时率较高，使得外送潮流增加，叠加原有常规电源出力之后可能超过电网现有的网架输送能力，这些均会造成电网的运行费用增加或严重的安全稳定风险，因此需要开发出一种计算受端电网新能源消纳能力的新技术，以降低新能源接入后电网的安全稳定风险。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于受端电网调峰及主网架输送能力约束的新能源消纳能力计算方法、系统及存储介质，该方法、系统及存储介质能够在降低新能源接入后对电网安全稳定风险的前提下，计算受端电网的新能源消纳能力。
为达到上述目的，本发明所述的基于受端电网调峰及主网架输送能力约束的新能源消纳能力计算方法包括以下步骤：
1)获取满足受端电网调峰约束的最大风电消纳功率；
2)获取满足受端电网高峰潮流安全的最大风电及光伏消纳功率；
3)获取满足受端电网低谷潮流安全的最大风电消纳功率；
4)根据满足受端电网调峰约束的最大风电消纳功率、满足受端电网高峰潮流安全的最大风电及光伏消纳功率、满足受端电网低谷潮流安全的最大风电消纳功率以及受端电网的风电、光伏出力特性计算受端电网的风电装机容量及光伏装机容量，完成基于受端电网调峰及主网架输送能力约束的新能源消纳能力计算。
步骤1)的具体操作为：
1a)模拟计算电网调峰平衡，判断受端电网是否存在调峰裕度，当受端电网存在调峰裕度时，则转至步骤2a)；当受端电网不存在调峰裕度时，得满足受端电网调峰约束的最大风电消纳功率PmaxR-W；
1b)则按照设定步长△P1增加电网中的新能源装机规模，然后转至步骤1a)。
步骤2)的具体操作为：
2a)在高峰运行方式下，模拟仿真计算电力系统的潮流，判断受端电网主网架潮流安全是否存在裕度，当受端电网主网架潮流安全存在裕度时，则转至步骤2b)，当受端电网主网架潮流安全不存在裕度时，得满足受端电网高峰潮流安全的最大风电及光伏消纳功率PmaxF-WS。
2b)按照预设步长△P2增加电网中风电装机及光伏装机的规模，然后转至步骤2a)。
步骤3)的具体操作为：
3a)在低谷运行方式下，仿真模拟计算电力系统的潮流，判断受端电网主网架潮流安全是否存在裕度，当受端电网主网架存在安全裕度时，则转至步骤3b)，当受端电网主网架不存在安全裕度时，得满足受端电网低谷潮流安全的最大风电消纳功率PmaxF-W；
3b)按照预设步长△P2增加电网中风电装机的规模，然后转至步骤3a)。
受端电网的风电装机容量CW及光伏装机容量CS的表达式分别为：
CW＝Min{PmaxR-W/η1,PmaxF-W/η1}
CS＝(PmaxF-WS-CW*η2)/η3
其中，η1为受端电网风电预设时间平均低谷时段95％概率下的有效出力系数，η2为受端电网风电预设时间平均高峰时段95％概率下的有效出力系数，η3为受端电网光伏发电预设时间平均高峰时段95％概率下的有效出力系数，PmaxF-W为满足受端电网低谷潮流安全的最大风电消纳功率，PmaxF-WS为满足受端电网高峰潮流安全的最大风电及光伏消纳功率，PmaxR-W为满足受端电网调峰约束的最大风电消纳功率。
本发明所述基于受端电网调峰及主网架输送能力约束的新能源消纳能力计算系统包括：
第一模拟仿真系统，用于获取满足受端电网调峰约束的最大风电消纳功率；
第二模拟仿真系统，用于获取满足受端电网高峰潮流安全的最大风电及光伏消纳功率；
第三模拟仿真系统，用于获取满足受端电网低谷潮流安全的最大风电消纳功率；
数据处理系统，与第一模拟仿真系统、第二模拟仿真系统及第三模拟仿真系统相连接，用于根据满足受端电网调峰约束的最大风电消纳功率、满足受端电网高峰潮流安全的最大风电及光伏消纳功率、满足受端电网低谷潮流安全的最大风电消纳功率以及受端电网的风电、光伏出力特性计算受端电网的风电装机容量及光伏装机容量。
所述第一模拟仿真系统包括：
新能源装机规模增加模块，用于按照设定步长△P1增加电网中的新能源装机规模；
生产模拟模块，与新能源装机规模增加模块相连接，用于模拟计算电网调峰平衡，判断受端电网是否存在调峰裕度，当受端电网存在调峰裕度时，则触发新能源装机规模增加模块工作；当受端电网不存在调峰裕度时，得满足受端电网调峰约束的最大风电消纳功率PmaxR-W。
所述第二模拟仿真系统包括：
风电装机及光伏装机规模增加模块，用于按照预设步长△P2增加电网中风电装机及光伏装机的规模；
高峰运行方式下电力系统潮流仿真模块，与风电装机及光伏装机规模增加模块相连接，用于在高峰运行方式下，模拟仿真计算电力系统的潮流，判断受端电网主网架潮流安全是否存在裕度，当受端电网主网架潮流安全存在裕度时，则触发风电装机及光伏装机规模增加模块工作，当受端电网主网架潮流安全不存在裕度时，得满足受端电网高峰潮流安全的最大风电及光伏消纳功率PmaxF-WS。
所述第三模拟仿真系统包括：
风电装机规模增加模块，用于按照预设步长△P2增加电网中风电装机的规模；
低谷运行方式下电力系统潮流仿真模块，与风电装机规模增加模块相连接，用于在低谷运行方式下，仿真模拟计算电力系统的潮流，判断受端电网主网架潮流安全是否存在裕度，当受端电网主网架存在安全裕度时，则触发风电装机规模增加模块工作，当受端电网主网架不存在安全裕度时，得满足受端电网低谷潮流安全的最大风电消纳功率PmaxF-W。
一种用于存储执行所述基于受端电网调峰及主网架输送能力约束的新能源消纳能力计算方法的计算机程序的存储介质。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的基于受端电网调峰及主网架输送能力约束的新能源消纳能力计算方法、系统及存储介质在具体操作时，以受端电网的调峰及主网架潮流安全作为新能源消纳能力的约束条件，计算受端电网的风电装机容量及光伏装机容量，从而降低新能源接入后对电网安全稳定性的风险，具体的，本发明根据满足受端电网调峰约束的最大风电消纳功率、满足受端电网高峰潮流安全的最大风电及光伏消纳功率、满足受端电网低谷潮流安全的最大风电消纳功率以及受端电网的风电、光伏出力特性计算受端电网的风电装机容量及光伏装机容量，从高峰运行方式风电、光伏总消纳能力及低谷时段的风电消纳能力出发计算受端电网的风电装机容量及光伏装机容量，为新能源合理的建设规模提供依据，操作方便、简单。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明的流程图；
图2为本发明的系统图。
其中，1为第一模拟仿真系统、2为第二模拟仿真系统、3为第三模拟仿真系统、4为数据处理系统、11为生产模拟模块、12为新能源装机规模增加模块、21为高峰运行方式下电力系统潮流仿真模块、22为风电装机及光伏装机规模增加模块、31为低谷运行方式下电力系统潮流仿真模块、32为风电装机规模增加模块。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
参考图1，本发明所述的基于受端电网调峰及主网架输送能力约束的新能源消纳能力计算方法包括以下步骤：
1)获取满足受端电网调峰约束的最大风电消纳功率；
步骤1)的具体操作为：
1a)模拟计算电网调峰平衡，判断受端电网是否存在调峰裕度，当受端电网存在调峰裕度时，则转至步骤2a)；当受端电网不存在调峰裕度时，得满足受端电网调峰约束的最大风电消纳功率PmaxR-W；
1b)则按照设定步长△P1增加电网中的新能源装机规模，然后转至步骤1a)。
2)获取满足受端电网高峰潮流安全的最大风电及光伏消纳功率；
步骤2)的具体操作为：
2a)在高峰运行方式下，模拟仿真计算电力系统的潮流，判断受端电网主网架潮流安全是否存在裕度，当受端电网主网架潮流安全存在裕度时，则转至步骤2b)，当受端电网主网架潮流安全不存在裕度时，得满足受端电网高峰潮流安全的最大风电及光伏消纳功率PmaxF-WS。
2b)按照预设步长△P2增加电网中风电装机及光伏装机的规模，然后转至步骤2a)。
3)获取满足受端电网低谷潮流安全的最大风电消纳功率；
步骤3)的具体操作为：
3a)在低谷运行方式下，仿真模拟计算电力系统的潮流，判断受端电网主网架潮流安全是否存在裕度，当受端电网主网架存在安全裕度时，则转至步骤3b)，当受端电网主网架不存在安全裕度时，得满足受端电网低谷潮流安全的最大风电消纳功率PmaxF-W；
3b)按照预设步长△P2增加电网中风电装机的规模，然后转至步骤3a)。
4)根据满足受端电网调峰约束的最大风电消纳功率、满足受端电网高峰潮流安全的最大风电及光伏消纳功率、满足受端电网低谷潮流安全的最大风电消纳功率以及受端电网的风电、光伏出力特性计算受端电网的风电装机容量及光伏装机容量，完成基于受端电网调峰及主网架输送能力约束的新能源消纳能力计算，其中，受端电网的风电装机容量CW及光伏装机容量CS的表达式分别为：
CW＝Min{PmaxR-W/η1,PmaxF-W/η1}
CS＝(PmaxF-WS-CW*η2)/η3
其中，η1为受端电网风电预设时间平均低谷时段95％概率下的有效出力系数，η2为受端电网风电预设时间平均高峰时段95％概率下的有效出力系数，η3为受端电网光伏发电预设时间平均高峰时段95％概率下的有效出力系数，PmaxF-W为满足受端电网低谷潮流安全的最大风电消纳功率，PmaxF-WS为满足受端电网高峰潮流安全的最大风电及光伏消纳功率，PmaxR-W为满足受端电网调峰约束的最大风电消纳功率。
参考图2，本发明所述的基于受端电网调峰及主网架输送能力约束的新能源消纳能力计算系统，其特征在于，包括：
第一模拟仿真系统1，用于获取满足受端电网调峰约束的最大风电消纳功率；
第二模拟仿真系统2，用于获取满足受端电网高峰潮流安全的最大风电及光伏消纳功率；
第三模拟仿真系统3，用于获取满足受端电网低谷潮流安全的最大风电消纳功率；
数据处理系统4，与第一模拟仿真系统1、第二模拟仿真系统2及第三模拟仿真系统3相连接，用于根据满足受端电网调峰约束的最大风电消纳功率、满足受端电网高峰潮流安全的最大风电及光伏消纳功率、满足受端电网低谷潮流安全的最大风电消纳功率以及受端电网的风电、光伏出力特性计算受端电网的风电装机容量及光伏装机容量。
在具体操作时，第二模拟仿真系统2与第三模拟仿真系统3可以合并成一个整体的仿真系统。
需要说明的是，所述第一模拟仿真系统1包括新能源装机规模增加模块12及生产模拟模块11，生产模拟模块11与新能源装机规模增加模块12相连接，其中，新能源装机规模增加模块12用于按照设定步长△P1增加电网中的新能源装机规模；与新能源装机规模增加模块12用于模拟计算电网调峰平衡，判断受端电网是否存在调峰裕度，当受端电网存在调峰裕度时，则触发新能源装机规模增加模块12工作；当受端电网不存在调峰裕度时，得满足受端电网调峰约束的最大风电消纳功率PmaxR-W。
所述第二模拟仿真系统2包括风电装机及光伏装机规模增加模块22及高峰运行方式下电力系统潮流仿真模块21，高峰运行方式下电力系统潮流仿真模块21与风电装机及光伏装机规模增加模块22相连接，其中，风电装机及光伏装机规模增加模块22用于按照预设步长△P2增加电网中风电装机及光伏装机的规模；高峰运行方式下电力系统潮流仿真模块21，与风电装机及光伏装机规模增加模块22相连接，用于在高峰运行方式下，模拟仿真计算电力系统的潮流，判断受端电网主网架潮流安全是否存在裕度，当受端电网主网架潮流安全存在裕度时，则触发风电装机及光伏装机规模增加模块22工作，当受端电网主网架潮流安全不存在裕度时，得满足受端电网高峰潮流安全的最大风电及光伏消纳功率PmaxF-WS。
所述第三模拟仿真系统3包括风电装机规模增加模块32及低谷运行方式下电力系统潮流仿真模块31，低谷运行方式下电力系统潮流仿真模块31与风电装机规模增加模块32相连接，其中，风电装机规模增加模块32用于按照预设步长△P2增加电网中风电装机的规模；低谷运行方式下电力系统潮流仿真模块31用于在低谷运行方式下，仿真模拟计算电力系统的潮流，判断受端电网主网架潮流安全是否存在裕度，当受端电网主网架存在安全裕度时，则触发风电装机规模增加模块32工作，当受端电网主网架不存在安全裕度时，得满足受端电网低谷潮流安全的最大风电消纳功率PmaxF-W。
一种用于存储执行所述基于受端电网调峰及主网架输送能力约束的新能源消纳能力计算方法的计算机程序的存储介质，该存储介质中存储的计算机程序具体执行过程如上述基于受端电网调峰及主网架输送能力约束的新能源消纳能力计算方法所示，在此不在重复介绍。
实施例一
某受端电网现状新能源装机风电8650MW，光伏13323MW，风电、光伏出力特性系数η1＝75％，η2＝70％，η3＝60％。
通过电网运行生产模拟得到满足受端电网低谷潮流安全的最大风电消纳功率PmaxR-W＝9624MW；
通过电网潮流计算得到满足受端电网调峰约束的最大风电消纳功率PmaxF-W＝10250MW，满足受端电网高峰潮流安全的最大风电及光伏消纳功率PmaxF-WS＝29280MW。
经计算得受端电网的风电装机容量CW及光伏装机容量CS分别为：
CW＝Min{9624/0.75,10259/0.75}＝12832MW
CS＝(29280-12832*0.7)/0.6＝19189MW
即研究水平年该受端电网风电消纳能力为12832MW，光伏消纳能力为19189MW，相比现状分别增加了4182MW和5866MW。
需要说明的是，对于前述的方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明所必需的。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于受端电网调峰及主网架输送能力约束的新能源消纳能力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)获取满足受端电网调峰约束的最大风电消纳功率；
2)获取满足受端电网高峰潮流安全的最大风电及光伏消纳功率；
3)获取满足受端电网低谷潮流安全的最大风电消纳功率；
4)根据满足受端电网调峰约束的最大风电消纳功率、满足受端电网高峰潮流安全的最大风电及光伏消纳功率、满足受端电网低谷潮流安全的最大风电消纳功率以及受端电网的风电、光伏出力特性计算受端电网的风电装机容量及光伏装机容量，完成基于受端电网调峰及主网架输送能力约束的新能源消纳能力计算。
2.根据权利要求1所述的基于受端电网调峰及主网架输送能力约束的新能源消纳能力计算方法，其特征在于，步骤1)的具体操作为：
1a)模拟计算电网调峰平衡，判断受端电网是否存在调峰裕度，当受端电网存在调峰裕度时，则转至步骤2a)；当受端电网不存在调峰裕度时，得满足受端电网调峰约束的最大风电消纳功率PmaxR-W；
1b)则按照设定步长△P1增加电网中的新能源装机规模，然后转至步骤1a)。
3.根据权利要求1所述的基于受端电网调峰及主网架输送能力约束的新能源消纳能力计算方法，其特征在于，步骤2)的具体操作为：
2a)在高峰运行方式下，模拟仿真计算电力系统的潮流，判断受端电网主网架潮流安全是否存在裕度，当受端电网主网架潮流安全存在裕度时，则转至步骤2b)，当受端电网主网架潮流安全不存在裕度时，得满足受端电网高峰潮流安全的最大风电及光伏消纳功率PmaxF-WS；
2b)按照预设步长△P2增加电网中风电装机及光伏装机的规模，然后转至步骤2a)。
4.根据权利要求1所述的基于受端电网调峰及主网架输送能力约束的新能源消纳能力计算方法，其特征在于，步骤3)的具体操作为：
3a)在低谷运行方式下，仿真模拟计算电力系统的潮流，判断受端电网主网架潮流安全是否存在裕度，当受端电网主网架存在安全裕度时，则转至步骤3b)，当受端电网主网架不存在安全裕度时，得满足受端电网低谷潮流安全的最大风电消纳功率PmaxF-W；
3b)按照预设步长△P2增加电网中风电装机的规模，然后转至步骤3a)。
5.根据权利要求1所述的基于受端电网调峰及主网架输送能力约束的新能源消纳能力计算方法，其特征在于，受端电网的风电装机容量CW及光伏装机容量CS的表达式分别为：
CW＝Min{PmaxR-W/η1,PmaxF-W/η1}
CS＝(PmaxF-WS-CW*η2)/η3
其中，η1为受端电网风电预设时间平均低谷时段95％概率下的有效出力系数，η2为受端电网风电预设时间平均高峰时段95％概率下的有效出力系数，η3为受端电网光伏发电预设时间平均高峰时段95％概率下的有效出力系数，PmaxF-W为满足受端电网低谷潮流安全的最大风电消纳功率，PmaxF-WS为满足受端电网高峰潮流安全的最大风电及光伏消纳功率，PmaxR-W为满足受端电网调峰约束的最大风电消纳功率。
6.一种基于受端电网调峰及主网架输送能力约束的新能源消纳能力计算系统，其特征在于，包括：
第一模拟仿真系统(1)，用于获取满足受端电网调峰约束的最大风电消纳功率；
第二模拟仿真系统(2)，用于获取满足受端电网高峰潮流安全的最大风电及光伏消纳功率；
第三模拟仿真系统(3)，用于获取满足受端电网低谷潮流安全的最大风电消纳功率；
数据处理系统(4)，与第一模拟仿真系统(1)、第二模拟仿真系统(2)及第三模拟仿真系统(3)相连接，用于根据满足受端电网调峰约束的最大风电消纳功率、满足受端电网高峰潮流安全的最大风电及光伏消纳功率、满足受端电网低谷潮流安全的最大风电消纳功率以及受端电网的风电、光伏出力特性计算受端电网的风电装机容量及光伏装机容量。
7.根据权利要求6所述的基于受端电网调峰及主网架输送能力约束的新能源消纳能力计算系统，其特征在于，所述第一模拟仿真系统(1)包括：
新能源装机规模增加模块(12)，用于按照设定步长△P1增加电网中的新能源装机规模；
生产模拟模块(11)，与新能源装机规模增加模块(12)相连接，用于模拟计算电网调峰平衡，判断受端电网是否存在调峰裕度，当受端电网存在调峰裕度时，则触发新能源装机规模增加模块(12)工作；当受端电网不存在调峰裕度时，得满足受端电网调峰约束的最大风电消纳功率PmaxR-W。
8.根据权利要求6所述的基于受端电网调峰及主网架输送能力约束的新能源消纳能力计算系统，其特征在于，所述第二模拟仿真系统(2)包括：
风电装机及光伏装机规模增加模块(22)，用于按照预设步长△P2增加电网中风电装机及光伏装机的规模；
高峰运行方式下电力系统潮流仿真模块(21)，与风电装机及光伏装机规模增加模块(22)相连接，用于在高峰运行方式下，模拟仿真计算电力系统的潮流，判断受端电网主网架潮流安全是否存在裕度，当受端电网主网架潮流安全存在裕度时，则触发风电装机及光伏装机规模增加模块(22)工作，当受端电网主网架潮流安全不存在裕度时，得满足受端电网高峰潮流安全的最大风电及光伏消纳功率PmaxF-WS。
9.根据权利要求6所述的基于受端电网调峰及主网架输送能力约束的新能源消纳能力计算系统，其特征在于，所述第三模拟仿真系统(3)包括：
风电装机规模增加模块(32)，用于按照预设步长△P2增加电网中风电装机的规模；
低谷运行方式下电力系统潮流仿真模块(31)，与风电装机规模增加模块(32)相连接，用于在低谷运行方式下，仿真模拟计算电力系统的潮流，判断受端电网主网架潮流安全是否存在裕度，当受端电网主网架存在安全裕度时，则触发风电装机规模增加模块(32)工作，当受端电网主网架不存在安全裕度时，得满足受端电网低谷潮流安全的最大风电消纳功率PmaxF-W。
10.一种用于存储执行权利要求1-5任一项所述基于受端电网调峰及主网架输送能力约束的新能源消纳能力计算方法的计算机程序的存储介质。
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